Схема фотоэлектрического формирователя импульсов

 

При вращении кодового диска с угловой скоростью w светодиод и фотодиод дают чередование максимального и минимального сигнала с частотой

 

 

N – число импульсов на один оборот диска. Для получения стабильных сигналов с неизменной амплитудой и продолжительностью есть узел формирования выходных импульсов. В усилителе У1 сигнал усиливается и симметрируется по полярности. Усилитель, собранный на VT, работает в релейном режиме, дает на выходе прямоугольные импульсы с постоянной амплитудой U_п, но с переменной продолжительностью, выходной импульс с неизменной амплитудой и продолжительностью t формируется с помощью одновибратора (S).

Погрешность и точность тем выше, чем больше угловая скорость и период изменения.

Может быть несколько рядов с окружностями (т. е. несколько дорожек).

ПОНЯТИЕ О МАГНИТНЫХ УСИЛИТЕЛЯХ (МУ)

 

 

Классификация и применение МУ

 

Принцип действия МУ основан на свойстве ферромагнитных материалов изменять свою магнитную проницаемость при подмагничивании их полем.

Достоинства: отсутствие движущихся частей, нечувствительность к перегрузкам, высокий коэффициент усиления, возможность суммирования нескольких сигналов, возможность усиления сигналов малой мощности до10 – 13 Вт.

Недостатки: инерционность достигает несколько десятков долей секунды, большой вес и габариты.

Высокий коэффициент за счет положительной обратной связи. Без обратной связи МУ применяется редко. По виду статической характеристики МУ I_n=f(I_y) различают одноплечевые (однотипные нереверсивные МУ) и двухплечевые (двухтактные реверсивные МУ). В одноплечевых МУ нельзя добиться, чтобы при I_y=0 I_n тоже было равно 0. Также одноплечевые МУ нечувствительны к полярности входного сигнала.

От этих недостатков свободны двухплечевые МУ. При изменении полярности I_y ток нагрузки меняет свое направление на 180⁰.

Схема МУ может быть построена с выходом на переменный или постоянный ток. Ориентировочные данные для выбора МУ по мощности входного сигнала для МУ различных типов:

1. Одноплечевые без обратной связи Р_вх от 10^-3 до 10⁴ Вт

2. С обратной связью Р_вх от 10^-6 до 10⁴ Вт

3. Двухплечевые МУ с выходом на переменное напряжение Р_вх от 10^-10 до 10² Вт

4. Двухплечевые МУ с выходом на постоянное напряжение Р_вх от 10^-10 до 10^-2 Вт

5. Усилители напряжения с выходом на основной участок

 

Р_вх от 10^-12 до 10^-4 Вт

 

Простейшая схема МУ – дроссель насыщения

 

; ;

 

 

при Ф = i = const

 

При увеличении I_y > I_н

 

 

 

Исходные данные:

1. Параметры нагрузки МУ: I, U, P, R, cos a (I~)

2. Параметры выходной нагрузки МУ: I, U, P, R

3. Коэффициент усилия МУ по P и I

4. Схема выключения

5. Условия работы: t⁰, влажность, изменение напряжения

6. Дополнительные требования: режим работы усилителя, типы датчиков

7. Параметры источника питания: U, f, P

 

Дополнительные данные:

1. Режим работы усилителя (усилительное реле, сумматор), типы датчиков

2. Параметры источника питания: U, f, P

 

Порядок расчета:

1. По характеристикам m= f (В_мах, Н₀) для принятого материала магнитопровода. Находят В_m - значение переменной, составляющей индукции, соответствующий максимальной магнитной пропорции при отсутствии подмагничивания постоянным полем (Н₀=0)

В_мах-1,5-1,3 В_m

Сталь берем Э310, Э320 (для этих материалов графики даны в таблице).

2. Выбирают ориентировочно значение подмагничивающего поля Н_0мах в зависимости от МА магнита и отсутствия или наличия обратной связи.

При наличии ПОС Н_0мах можно принимать для маломощных МУ с сердечниками сплава типа мармалоя Н_0мах =2,5-4А/см средней мощности и сплава перминвала Н_0мах =8/12 А/см.

Сердечник из стали Э310 и др. Н_0мах =28/44 А/см.

3. По кривым зависимости Ру=f(tga/ Н_0мах), построенного для найденного значения В_мах находится мах значение удельной мощности. Напряжение составляет ему значение tga - величина пропорциональная Rн, а сам угол a - угол наклона нагрузочной линии к оси абсцисс, чем больше a, тем больше потери.

4. Определяются Н_к – переменная составляющего поля соответствует I_кз и Н_мах –наиболее значимой переменной составляющего поля и окончательно уточняется значение Н_0мах. Эти величины находятся графическим путем, построением статической характеристики МУ по семейству кривых одновременного намагничивания = U~I

5. По заданной величине Р_нагр определяют объем стали одного сердечника

 

[см³]

M=0,85 – при необходимости получения Р_нагр в пределах линейного участка статической характеристики этот коэффициент используется

6. По известной V_ст выбирают вид сердечника и определяют его размеры. S-сечение, l средняя длина силовой линии для переменной составляющей магнитного потока – l₀ средняя длина силовой линии для постоянной составляющей магнитного потока равна составляющей магнитного потока. Форма выбирается прямоугольной, Ш–обрразной или тороидальной.

Первые два типа из штампованной пластины, 3 витой из стальной ленты.

7. По заданной и f_пит сети и найденным В_мах, Н_к, S, l определим число витков рабочей обмотки

 

[витков]

 

8. По значениям , l и Н_мах заданному I_р задаются плотностью тока и определяют диаметр провода W_p

; мм

При ПВ =100%. Плотность тока j=2,5-3 А/см²

9. Определяют напряжение питания МУ

U=4.44 В_махfSW~*10^-4, [В]

Так как R_p малое, то U=E, E=4.44 В_махfSW~

10. По известным Н_0мах, l₀ и заданному сигналу I_y или заданному I_H и K_j выбирается коэффициент обратной связи (если она есть) и определяют число витков обмотки управления.

При отсутствии обратной связи

 

С обратной связью

 

 

11. Определяем диаметр провода обмотки управления

 

12. Производят конструктивный расчет катушки

 

Электромашинный усилитель с

Поперечным полем (ЭМУ с ПП)

 

ЭМУ применяется в системах автоматики: автоматика, привод постоянного тока, следящие системы; или как возбудитель генератора.

ЭМУ с ПП это генератор постоянного тока с двумя парами щеток, расположенными во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Щетки 1-1 находятся на геометрической нейтрали и замкнуты накоротко ток в W_y создает в машине небольшой Ф_у, в результате чего при вращении якоря ЭМУ приводим двигателем будет индуцировать небольшая Е₁.

 

Так как щетки 1-1 замкнуты накоротко, Е₁ создает в обмотке якоря большой ток I₁, который образует Ф_у, Ф₁ намного больше Ф_у. Ф₁ индуцирует в продольной цепи обмотку якоря Е₂, которая снимается щетками 2-2. К этим щеткам через поток, направленный встречно реакции якоря Ф_я, степень компенсации регулируется R_ш таким образом, ЭМУ можно рассматривать как двухкаскадный усилитель.

Первый каскад U_у → Е₁, второй каскад Е₁→ Е₂.

 

Выбор ЭМУ

 

По данным привода:

1. Напряжение нагрузки ЭМУ соответствует напряжению U_н нагрузки (ОВ генератора или исполнительный двигатель)

2. Отношение I_{н ЭМУ} к I_{н нагрузки} должно удовлетворяться при питании ОВ при питании исполнительного двигателя

 

 

При этом, чем выше требования к быстродействию системы, тем больше отношение.

 

3. В зависимости от наличия источника постоянного или переменного тока выбирают ЭМУ с приводным двигателем постоянного или переменного тока.

4. Сопротивление обмотки управления ЭМУ выбирают от типа предварительного усилителя. Для ТУ R_у больше, для МУ R_у малое.

 

 

Электромашинный усилитель с

Поперечным полем (ЭМУ с ПП)

 

ЭМУ применяется в системах автоматики: автоматика, привод постоянного тока, следящие системы; или как возбудитель генератора.

ЭМУ с ПП это генератор постоянного тока с двумя парами щеток, расположенными во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Щетки 1-1 находятся на геометрической нейтрали и замкнуты накоротко ток в W_y создает в машине небольшой Ф_у, в результате чего при вращении якоря ЭМУ приводным двигателем будет индуцировать небольшая Е₁.

 

Так как щетки 1-1 замкнуты накоротко, Е₁ создает в обмотке якоря большой ток I₁, который образует Ф_у, Ф₁ намного больше Ф_у. Ф₁ индуцирует в продольной цепи обмотку якоря Е₂, которая снимается щетками 2-2. К этим щеткам через поток, направленный встречно реакции якоря Ф_я, степень компенсации регулируется R_ш таким образом, ЭМУ можно рассматривать как двухкаскадный усилитель.

Первый каскад U_у → Е₁, второй каскад Е₁→ Е₂.

 

Выбор ЭМУ

 

По данным привода:

5. Напряжение нагрузки ЭМУ соответствует напряжению U_н нагрузки (ОВ генератора или исполнительный двигатель)

6. Отношение I_{н ЭМУ} к I_{н нагрузки} должно удовлетворяться при питании ОВ при питании исполнительного двигателя

 

 

При этом, чем выше требования к быстродействию системы, тем больше отношение.

 

7. В зависимости от наличия источника постоянного или переменного тока выбирают ЭМУ с приводным двигателем постоянного или переменного тока.

8. Сопротивление обмотки управления ЭМУ выбирают от типа предварительного усилителя. Для ТУ R_у больше, для МУ R_у малое.